关于裂缝深度测试的讨论7.18讲诉.ppt

关于单面平测法裂缝深度测试的讨论 2/总页数6 第一部分 测试仪器 第二部分 测试现场的条件要求 第三部分 现场测试过程 第四部分 测试数据的计算 第五部分 测试结果的判定 第六部分 讨论 目 录 2/ 6 /总页数6 3 一、测试仪器 图1.1、非金属超声检测仪 图1.2、厚度振动式换能器 图1.1 图1.2 4/总页数6 二、测试现场的条件要求 1、依据检测要求和测试操作条件，确定缺陷测试的部位，简称测位 2、测位混凝土表面应干燥、清洁、平整，必要时可用砂轮磨平或用 高强度的快凝砂浆抹平，抹平砂浆必须与混凝土结合良好 3、换能器应通过耦合剂与混凝土测试表面保持紧密结合，耦合层内 不得夹杂泥砂或空气 4、检测时应避免超声传播露筋与附近钢筋轴线平行，如无法避免， 应使两个换能器连线与该钢筋的最短距离不小于超声测距的1/6 5、当采用厚度震动式换能器平测时，宜用钢卷尺测量T、R两换能器 的内边缘距离 4/ 6 5/总页数6 1、不跨缝测量 将发射和接收换能器放置在裂缝附近的同一侧，测试标距以两 换能器内边缘间距（ ）等于100、150、200、250mm……分别读 取声时（ ），并作记录。

5/ 6 三、现场测试过程 2、跨缝测量 将发射和接收换能器分别放置在以测位裂缝走向为平面对称轴 的两个对称点，测试标距以两换能器内边缘间距（ ）等于100、 150、200、250mm……，如图3.1所示，移动换能器时注意首波相 位变化，分别读取声时（ ） ，并作记录 /总页数6 图3.1 平测法裂缝深度测试测点布置示意图（单位：mm） 三、现场测试过程 /总页数6 四、测试数据的计算 1、不跨缝测试数据的计算 根据不跨缝测量结果，绘制“时-距”坐标图（CECS 21：2000图 5.2.1-1）或用线性回归分析的方法，求出声时与测距之间的回归直线方 程： 每测点超声波实际传播距离 为： 式1中 －第i点的超声波实际传播距离(mm)； －第i点的R、T换能器内边缘间距(mm)； a －“时-距”图中 轴的截距或回归直线方程的常数项， (mm) /总页数6 8 四、测试数据的计算 不跨缝平测的混凝土声速值为： 或 式2中 －第n点和第1点间的测距(mm)； －第n点和第1点读取的声时( s)； －回归系数 /总页数6 9 四、测试数据的计算 规程CECS 21：2000中的线性回归“时 - 距”图及裂缝 深度计算的模型图如下： /总页数6 10 四、测试数据的计算 2、跨缝测试数据的计算 如（CECS 21：2000图5.2.1-2）所示，用 值代替 值，得到平 测法测试裂缝深度近似计算公式： 式3、4中 －不跨缝平测时第i点的超声波实际传播距离(mm)； －第i点计算的裂缝深度值(mm)； －第i点跨缝平测的声时值( s)； －各点计算深度的平均值(mm)； n － 测点数 /总页数6 11 四、测试数据的计算 3、计算过程常数a的意义 规程计算过程的常数a，从式 中可知，其量值为超声波 在混凝土中真实传播距离与测试所标测距之间的差值。

可以分解为a1 、a2两个量，如下简单示意图： a1 － 超声波传递线路弧度引起的增量 ； a2 － 换能器发射、接收起止点不明确引起的增量 /总页数6 12 四、测试结果的判定 方法一 本方法称为“首波反相法” 跨缝测量中，当在某测距发现首波反相时，可用该测距及相邻测距 的测量值按式3计算值，取此3点的平均值作为该裂缝的深度值（ ） 原理：激发弹性波（超声波、声波）信号在混凝土中传播，穿过裂 缝端点时产生衍射，其衍射角度与裂缝深度有一定几何关系当发射点 和接收点沿裂缝对称布置，从近到远逐步移动，当激振点与裂缝距离与 裂缝深度相近时，接收信号的初始相位会发生反转，称为平面裂缝深度 测试的相位反转法，如果能准确找出相位变化的临界点，则在该点到裂 缝的距离即为裂缝深度值 实施难点：当裂缝测试区域有过缝钢筋或裂缝局部“连通”时，经常 难以发现反相首波 /总页数6 13 四、测试结果的判定 方法二 本方法为声波反相法的补充 跨缝测量中如难于发现首波反相，则以不同测距按式3、式4计算（ ）及其平均值（ ） 将各点测距 与 相比较，凡测距小于 和大于3 ，应剔除改组数据，然后取余下 的平均值，作为该裂缝的深度值（ ） 。

说明：根据大量数据的经验计算，T、R换能器测距过小或远大于裂 缝深度，声时测试误差较大， 、 对计算裂缝深度影响较大，所以对两个 换能器的测距作了限制 /总页数6 14 五、关于规程测试方法的讨论 1、式3近似计算中 代替 对真实结果的影响 下表某结构裂缝深度平测法实测数据: 序号测距(mm)不跨缝声时( us)跨缝声时(us) 110027.243.2 215038.848 320051.268.4 425063.676.4 530076.588.6 按照规程回归计算，其结果 ，计算深 度（mm）如下： 序号12345 计算深度68.6756.3491.2685.1191.73 其平均深度 =78.62，按要求需剔除测试标距为250mm、 300mm两组数据，取余下数据的平均值，则最终裂缝深度判定值 为 = 72.08mm /总页数6 15 五、讨论 规程计算模型中，用 代替 进行计算，测试标距 为100mm时，这个计算长度增加了8.4%，标距为150mm时 ，计算长度增加了5.6%，一次类推，在允许范围内测试标 距越大，裂缝深度计算准确率越高。

按照上述分析，在满足 规程声时测试误差要求的前提下，测距最接近3 的那一 次测试的结果是否会更接近裂缝深度真实值，而最终结果则 不应取测距小于 和大于3 之间的裂缝计算平均值 /总页数6 16 2、测试中钢筋的影响 五、讨论 规程说明：通过理论计算，当T、R换能器的连线与钢筋的最小距 离大于测距的1/6时，可避免钢筋影响 当声波跨缝在混凝土中传播到达接收器的距离比声波通过钢筋传 播到达接收器的传播距离短，前者信号先到达接收器，才能避免钢筋 对测试的影响所以钢筋的影响与裂缝深度相关，规程没有列出计算 过程也未对计算参数进行说明，所以在较深裂缝测试时钢筋影响应重 新考虑裂缝深度这一计算因素根据研究数据，当T、R换能器的连线 与钢筋的最小距离大于1.5 时，才可避免上述影响也就是说，测 试时T、R换能器的连线与钢筋的最小距离要同时满足上述两个条件， 结果才较准确 /总页数6 17 那么操作计算时，则增加了以下步骤： 首先是测试时必须用钢筋扫描仪，测出测线两侧平行于测线的钢 筋位置，尽量让测线布设在两排钢筋的中心，并记录下钢筋到测线的 最小距离D； 其次是在结果判定的第二种方法中，从最大测距数据组开始，循 环计算 ，依次比较1.5 和D的大小关系，不满足1.5 ＜ D的数据 应该剔除。

事实上，桥梁结构中梁体、盖梁、墩柱中钢筋大多较密集，间距 10cm~15cm的较常见，按照上述要求，在这些结构中，裂缝深度稍大 情况下，则测试中不可避免钢筋的影响 五、讨论 /总页数6 18 五、讨论 3、裂缝内部走向不垂直于混凝土表面的误差分析 根据声波反相法原理：当准确得出反相临界点的时候，下 图L/2长度即与裂缝深度h值相等所以用最终计算判定结果的 = L/2= h 构件如下计算模型 /总页数6 19 如上图中所示，以裂缝混凝土表面裂缝中心为原点，T、R换 能器的连线为X轴，建立平面坐标系，对于某一计算结果，如果跨 缝实际声波传递为红色线路AC、CD，而计算则是按照蓝色线条 AB、BD，则存在实际和理论计算声波跨缝实际传播距离相等的关 系, 在坐标系中有AC+CD=AB+BD,在裂缝走向不明确情况下，视 裂缝端点C为变量，在X-Y坐标系内移动，那么其轨迹为一椭圆 该椭圆方程为： －结果计算中第二中判定方法得出的裂缝计算深度 x－裂缝端点与混凝土表面裂缝中心的X轴偏移量， 可在混凝土表面用钢卷尺量出； y－裂缝端点到混凝土表面距离的推定值。

五、讨论 /总页数6 20 4、现场条件不理想时的处理办法 五、讨论 南充绕城高速清泉寺大桥简支T梁裂缝照片 如右图所示密集裂缝，测 试困难有： 1）不跨缝测量，取不到 多个测距，无法回归计算； 2）跨缝测量只能取1~2个 测距； 无法按照规程要求测试和 计算 /总页数6 21 五、讨论 依据图（CECS 21：2000图5.2.1-2）计算模型，直接用 参 与计算推定其裂缝深度，公式如下： 上式中 为T、R换能器的中心距，而不是规程中图示的边缘 距离 上述计算只能作为检测过程的参考，满足不了报告要求 22/总页数6 22 /6 。